JP4351279B2 - Ｏｆｄｍ復調装置 - Google Patents

Description

本発明は、直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ：Orthogonal Frequency Division Multiplexing）変調により変調された信号を復調するＯＦＤＭ復調装置に関する。

従来、地上デジタル放送や無線ＬＡＮなどのマルチキャリア伝送方式として、種々の利点を有する直交周波数分割多重（ＯＦＤＭ）変調方式が広く用いられるようになってきている。

ＯＦＤＭ変調方式においては、複数の周期波形を用いるため、ＯＦＤＭ変調波形の一部をコピーし繰り返し波形として加えることでマルチパス受信における耐性を強くしている。このように付加される波形の一部を一般にガードインターバル（以下、ＧＩともいう。）もしくはサイクリックプリフィックスと言う。

そして、従来の相関器は、有効ＯＦＤＭシンボル分遅延したガードインターバル長分の受信信号の相関を取るものである。従来の時間同期はかかる相関器を用いてＯＦＤＭシンボル周期の中で相関器出力の相関値が最も大きくなる時間位置を検出し、その時間位置を基準にＦＦＴ（Fast Fourier Transform）入力の窓位置を決定する方式である。

しかし、受信電力が弱い場合や、フェージング及びマルチパスの影響が強い場合、若しくは受信帯域内に狭帯域の雑音信号が入った場合など、伝送路の状態の変動によって、相関値が小さくなり時間同期がずれたり、受信特性が劣化するなどの問題があった。

従来、マルチパス環境下での正確なシンボル同期の確立による受信特性の改善（特許文献１）、あるいは長遅延マルチパス環境下において、自己相関値に基づいて遅延波情報を求め、受信性能を向上すること（特許文献２）等について文献に記載されている。

しかしながら、ＯＦＤＭ信号の復調においては、伝送路状態が変動する場合であっても、かかる伝送路状態の変動にかかわらず、正確に復調動作が実行されることが必要である。従って、伝送路状態の変動に応じて正確な復調動作を実行可能な効果的な復調装置を実現することが望まれている。
特開２０００−１６５３３８号公報 特開２００４−３２８５８３号公報

本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、伝送路の状態を高い信頼度で推定することができる伝送路状態推定器、及び当該伝送路状態推定器を有し、伝送路状態の変動に応じて正確な復調動作を実行可能なＯＦＤＭ復調装置を提供することにある。

本発明の復調装置は、伝送路を介して受信したＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）信号を復調する復調装置であって、ＯＦＤＭ信号に基づいて相関信号を検出する相関器と、ＯＦＤＭ信号のシンボル区間における相関信号の最大ピーク値に対する差分が一定値である相関値を基準とした遅延時間幅を表す第１の遅延指標値、ＯＦＤＭ信号のシンボル区間における相関信号の値が所定相関値以上である時間を基準とした遅延時間幅の変動値を表す第２の遅延指標値、及びＯＦＤＭ信号のシンボル区間における主パスピーク及び遅延パスピーク間の時間差の変動値を表す第３の遅延指標値のうち少なくとも２つの遅延指標値を算出する遅延指標算出器と、ＯＦＤＭ信号の複数のシンボル区間において上記少なくとも２つの遅延指標値がそれぞれの判定基準値を超える生起率を算出する遅延指標判定器と、上記少なくとも２つの遅延指標値についての生起率に基づいて伝送路の状態推定値を生成する伝送路状態推定器と、を有している。

また、上記遅延指標判定器は、上記第１ないし第３の遅延指標値がそれぞれの判定基準値を超える生起率を算出し、伝送路状態推定器は、上記生起率に重み付け演算を行って伝送路状態推定値を生成する。

上記伝送路状態推定器は、第１及び第２の遅延指標値に基づいて伝送路の雑音状態を推定し、第３の遅延指標値に基づいて復調装置の移動速度に関する状態を推定する。

あるいは、上記伝送路状態推定値に基づいて復調動作モードを切り替えるＯＦＤＭ復調器を有するように構成されている。

本発明のＯＦＤＭ復調装置においては、相関信号ＯＦＤＭ信号のマルチパス遅延に関連する複数の遅延指標値を相関信号波形から求め、当該複数の遅延指標値がそれぞれの判定基準値を超える生起率を算出している。そして、当該複数の生起率を組み合わせて伝送路の状態を推定している。

従って、伝送路の状態を相関信号波形から高信頼度で推定することが可能な伝送路状態推定器を提供することができる。また、当該伝送路状態推定に応じて動作モードを切り替えることにより、伝送路状態の変動に応じた正確な復調動作を実行することができる復調装置を提供することができる。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、以下に説明する図において、実質的に同一又は等価な構成要素、部分には同一の参照符を付している。

図１は、本発明の実施例１であるＯＦＤＭ復調装置１０の構成の一例を模式的に示している。

相関器１２には、受信したＯＦＤＭ変調信号ＳＡが入力される。相関器１２は、ＯＦＤＭ変調信号ＳＡに基づいて相関信号ＳＣを生成する。また、相関器１２は、ＯＦＤＭシンボル周期の同期信号ＳＳを生成する。

相関信号ＳＣ及び同期信号ＳＳは、遅延指標算出器１４に供給される。遅延指標算出器１４は、相関信号ＳＣ及び同期信号ＳＳに基づいてマルチパス遅延に関する指標又は指標値（以下、遅延指標又は遅延指標値という。）を算出する。そして、当該算出された遅延指標は、指標判定器１５に供給される。

ここで、遅延指標算出器１４は複数の遅延指標を算出するように構成され、指標判定器１５は当該複数の遅延指標に基づいて指標判定値（後述する）を生成するように構成されている。

本実施例においては、遅延指標算出器１４が遅延指標を算出する３つの遅延指標算出器（第１−第３の遅延指標算出器Ａ１、Ａ２、Ａ３）１４Ａ１、１４Ａ２、１４Ａ３から構成され、指標判定器１５が当該３つの遅延指標についての判定結果である指標判定値を生成する３つの指標判定器（第１−第３の指標判定器Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３）１５Ｆ１、１５Ｆ２、１５Ｆ３から構成されている場合について説明する。

［遅延指標算出器の構成及び動作］
まず、第１の遅延指標算出器（Ａ１）１４Ａ１の動作について図面を参照して説明する。マルチパスが存在しない場合には、相関器１２からの相関信号波形（ＳＣ）は主到来パス（以下、単に主パスともいう。）Ｍの時間位置でピークを形成する三角形状の波形となる。

一方、長遅延マルチパスが存在する場合には、主到来パスと長遅延パスのそれぞれの到来時間位置に強い相関が現れ、２パスの遅延時間分の間隔の頂点を２つもつ台形に似た相関波形となる。すなわち、図２に示すように、相関器１２からの相関信号波形（ＳＣ）は、主到来パス（Ｍ）及び遅延パス（Ｓ）によって、１パスの場合に比べて相関値のピークが低く、裾が広がった台形形状の波形となる。

なお、実際の通信状態においては、ＯＦＤＭ変調信号の波形もしくは干渉電力成分の影響によりこの２つの頂点の高さがそれぞれ変化するため、この相関出力を使ってＦＦＴ入力信号の時間同期をとる場合、最大相関の位置が２パスの長遅延時間分だけ離れた２つの時間位置を行き来することとなり、従来技術において時間同期が安定しない等の受信特性の劣化の原因となっていた。

本実施例において、第１の遅延指標算出器１４Ａ１は、図２に示すように、ｎ番目のシンボル区間（区間（ｎ）：シンボル区分時間ｔ(n-1)〜ｔ(n)）において、相関波形（ＳＣ）のピーク値（最大値ｐ(n)）に対する相関値ｙの差分が一定値（Ｈ１）である相関値を基準として相関波形（ＳＣ）の時間幅ｄ１(n)を検出する。つまり、マルチパス遅延に関する特性（以下、第１の遅延特性値ともいう。）の検出値である時間幅ｄ１(n)をそのまま遅延指標算出値として第１の遅延指標（遅延指標値）ｅ１(n)＝ｄ１(n)として出力する。すなわち、当該シンボル区間（ｎ）においては相関値がｐ(n)−Ｈ１であるレベルと相関波形との交点間の期間として当該時間幅ｄ１(n)が第１の遅延指標ｅ１(n)）として算出される。換言すれば、第１の遅延指標ｅ１(n)＝ｄ１(n)は、シンボル区間（ｎ）内で相関値ｙ＞ｐ(n)−Ｈ１が成立する期間（時間幅）である。

また、次のシンボル区間（区間（ｎ＋１））においても、相関波形（ＳＣ）のピーク値（最大値ｐ(n+1)）に対する相関値ｙの差分が一定値（Ｈ１）である相関波形の時間幅ｄ１(n+1)を検出し、その検出値を当該シンボル区間における第１の遅延指標ｅ１(n+1)＝ｄ１(n+1)として出力する。すなわち、一般に、当該シンボル区間（ｎ＋１）におけるピーク値（最大値ｐ(n+1)）は先行するシンボル区間（ｎ）のピーク値（最大値ｐ(n)）とは異なるため、第１の遅延指標ｅ１(n+1)＝ｄ１(n+1)を求める際の基準相関値（ｐ(n+1)−Ｈ１）は時間幅ｄ１(n)（遅延指標ｅ１(n)）を求めた際の基準相関値（ｐ(n)−Ｈ１）とは異なる。

以上説明したように、第１の遅延指標算出器１４Ａ１は、各シンボル区間（区間（ｊ）、ｊ＝１，２，．．．）において時間幅ｄ１(j)を検出し、その検出値を第１の遅延指標ｅ１(j)として順次、出力する。

また、第１の遅延指標算出器１４Ａ１は、図２に示すように、遅延指標ｅ１(j)とともにｄ１(j)を（ただし、ｅ１(j)＝ｄ１(j)）として出力し、マルチパス遅延時間、マルチパス電力情報、受信入力レベル等が求められるように構成されている。

なお、ここで、シンボル区分時間ｔ(ｎ)は、第１の遅延指標算出器１４Ａ１において相関器の同期信号ＳＣから生成される。また、シンボル区分時間ｔ(ｎ)は、ｎ番目のシンボル区間（区間（ｎ））及び（ｎ＋１）番目のシンボル区間（区間（ｎ＋１））を分けるための時刻を表している。しかし、ＯＦＤＭ変調信号のシンボル区間と厳密に一致している必要はなく、シンボル周期を合わせることができるように定められていればよい。

第２の遅延指標算出器（Ａ２）１４Ａ２は、図３に示すように、各シンボル区間（区間（ｊ）、ｊ＝１，２，．．．）において、相関値ｙについて所定の相関値（Ｈ２）を基準値として比較する。そして、相関値ｙが当該基準値（Ｈ２）以上である時間幅を遅延時間幅（以下、第２の遅延特性値ともいう。）として検出する。より具体的には、ｎ番目のシンボル区間（区間（ｎ）：シンボル区分時間ｔ(n-1)〜ｔ(n)）において、相関波形（ＳＣ）の相関値ｙが基準値（Ｈ２）以上である時間幅ｄ２(n)を検出する。

また、次のシンボル区間（区間（ｎ＋１））においても、同様にシンボル区間（ｎ）と同一の基準値（Ｈ２）を用い、相関値ｙが基準値（Ｈ２）以上である時間幅ｄ２(n+1)を検出する。

さらに、第２の遅延指標算出器（Ａ２）１４Ａ２は、今回のシンボル区間（ｎ）における時間幅ｄ２(n)と前回のシンボル区間（ｎ−１）における時間幅ｄ２(n-1)との差分Δ２を算出する。すなわち、今回のＯＦＤＭシンボルの時間幅と１ＯＦＤＭシンボル前の時間幅との差分（絶対値）Δ２(n)＝｜ｄ２(n)−ｄ２(n-1)｜を算出する。第２の遅延指標算出器（Ａ２）１４Ａ２は、当該算出された差分Δ２(n)を第２の遅延指標（遅延指標値）ｅ２(n)（＝Δ２(n)）として出力する。

また、第２の遅延指標算出器（Ａ２）１４Ａ２は、次のシンボル区間（区間（ｎ＋１））においても、同様にして時間幅ｄ２(n+1)を検出し、算出された差分Δ２(n+1)＝｜ｄ２(n+1)−ｄ２(n)｜を第２の遅延指標ｅ２(n+1)（＝Δ２(n+1)）として出力する。

このようにして、第２の遅延指標算出器（Ａ２）１４Ａ２は、各シンボル区間（区間（ｊ）、ｊ＝１，２，．．．）において時間幅ｄ２(j)を検出し、その検出値から差分Δ２(j)を算出し、第２の遅延指標ｅ２(j)を順次出力する。

なお、第２の遅延指標算出器１４Ａ２は、図２に示すように、遅延指標ｅ２(j)とともにｄ２(j)を出力し、マルチパス遅延時間等が求められるように構成されていてもよい。

第３の遅延指標算出器（Ａ３）１４Ａ３は、図４に示すように、ｎ番目のシンボル区間（区間（ｎ）：シンボル区分時間ｔ(n-1)〜ｔ(n)）において、相関波形（ＳＣ）の主パス及び遅延パスによる相関波形のピーク値（Ｍ，Ｓ）の時間差ｄ３(n)（以下、第３の遅延特性値ともいう。）を検出する。

第３の遅延指標算出器（Ａ３）１４Ａ３は、今回のシンボル区間（ｎ）における時間差ｄ３(n)と前回のシンボル区間（ｎ−１）における時間差ｄ３(n-1)との差分Δ３を算出する。すなわち、今回のＯＦＤＭシンボルの主パス及び遅延パス間時間差と１ＯＦＤＭシンボル前の主パス及び遅延パス間の時間差との差分（絶対値）Δ３(n)＝｜ｄ３(n)−ｄ３(n-1)｜を算出する。そして、第３の遅延指標算出器（Ａ３）１４Ａ３は、当該算出された差分Δ３(n)を第３の遅延指標（遅延指標値）ｅ３(n)（＝Δ３(n)）として出力する。

また、第３の遅延指標算出器（Ａ３）１４Ａ３は、次のシンボル区間（区間（ｎ＋１））においても、同様にして主パス及び遅延パス間の時間差ｄ３(n+1)を検出し、その検出値から差分Δ３(n+1)を算出し、第３の遅延指標ｅ３(n+1)（＝Δ３(n+1)）として出力する。

このようにして、第３の遅延指標算出器（Ａ３）１４Ａ３は、各シンボル区間（区間（ｊ）、ｊ＝１，２，．．．）において時間幅ｄ３(j)を検出し、その検出値から差分Δ３(j)を算出し、第３の遅延指標ｅ３(j)を順次出力する。

なお、第３の遅延指標算出器１４Ａ３は、図２に示すように、遅延指標ｅ３(j)とともにｄ３(j)を出力し、マルチパス遅延時間、マルチパス電力情報等が求められるように構成されていてもよい。

以下においては、遅延指標算出器（第１−第３の遅延指標算出器Ａ１、Ａ２、Ａ３）１４Ａ１、１４Ａ２、１４Ａ３は、遅延指標として、第１の遅延指標ｅ１(j)（＝ｄ１(j)）、第２の遅延指標ｅ２(j)（＝｜ｄ２(j)−ｄ２(j-1)｜）、第３の遅延指標ｅ３(j)（＝｜ｄ３(j)−ｄ３(j-1)｜）を算出し、それぞれ出力する場合を一例として説明した。また、以下においてもこれらの遅延指標を用いる場合を例に説明するが、遅延指標としては、上記したものに限らない。

すなわち、一般に第１〜第ｎの遅延指標算出器Ａ１〜Ａｎが設けられた場合、第ｋ（k=1,2,...,n）の遅延指標算出器Ａkには、図９に示すように、マルチパス遅延に関連する情報である遅延情報（以下、遅延特性値ともいう。）を検出する遅延特性検出部１８k（検出値ｄk）と、当該検出値（ｄk）を用いて遅延指標ｅkを算出する遅延指標算出／統計部１９kが設けられているように構成することができる。より詳細には、遅延指標算出／統計部１９kは、遅延指標ｅkとして、上記した第１の遅延指標ｅ１(j)（＝ｄ１(j)）、第２の遅延指標ｅ２(j)（＝｜ｄ２(j)−ｄ２(j-1)｜）、第３の遅延指標ｅ３(j)（＝｜ｄ３(j)−ｄ３(j-1)｜）に限らず、検出値（ｄk）の分布統計値、例えば、平均値、変動値（ばらつき）等を算出して、出力するように構成されていてもよい。

［遅延指標及び伝送路状態］
次に、検出値、遅延指標及び伝送路状態の関係について述べる。ここでは伝送路の状態について以下の５つの要素（状態要素）を考えることができる。

すなわち、
(i) マルチパスの主パス信号と遅延パス信号の遅延時間差
(ii) マルチパスの主パス信号と遅延パス信号の電力差
(iii) 雑音
(iv) 復調装置の移動速度
(v) 受信信号の入力電力レベル
である。

図５を参照して、第１−第３の遅延指標算出器（Ａ１、Ａ２、Ａ３）１４Ａ１、１４Ａ２、１４Ａ３の検出値ｄ１−ｄ３（遅延指標ｅ１−ｅ３）と伝送路の状態（状態要素）との関係について以下に述べる。すなわち、図５は、伝送路の状態要素であるマルチパス（パス間遅延時間、パス間電力差）状態、雑音状態、移動速度状態、及び受信入力レベル状態と、第１−第３の遅延指標算出器（Ａ１、Ａ２、Ａ３）の検出値ｄ１−ｄ３との関係について示している。なお、図５においては、検出値から伝送路の状態判別が可能な場合について丸印（○）で示している。

第１の遅延指標算出器Ａ１に関しては、検出値（第１の遅延特性値）ｄ１から伝送路状態におけるマルチパス状態（パス間遅延時間、パス間電力差）について情報が得られ、かかる状態についての判別が可能である。しかし、当該検出値ｄ１から伝送路の雑音状態についての情報は得られるが、検出値ｄ１単独では、マルチパスと雑音の判別がつきにくい面がある。

また、復調装置の移動速度についての情報を得るのは困難であるが、受信入力電力レベルについての情報は得られる。

第２の遅延指標算出器Ａ２に関しては、検出値ｄ２（第２の遅延特性値）から伝送路状態におけるマルチパス状態（パス間遅延時間）について情報が得られ、状態判別が可能であるが、パス間電力差についての情報を得るのは困難である。

雑音時に生じる相関フロアレベルの上昇に伴い、検出値ｄ２が不安定となることに基づいて雑音についての情報も得られ、状態判別が可能である。従って、検出値ｄ２のシンボル間の変動（Δ２）から雑音状態の検出が可能である。

しかしながら、復調装置の移動速度及び受信入力電力レベルについての情報を得るのは困難である。

第３の遅延指標算出器Ａ３に関しては、相関ピークの時間差（ｄ３）（第３の遅延特性値）の検出によりマルチパス情報の検出が可能である。ただし、ピーク位置が変動しやすい移動受信時にはマルチパス検出が困難になる。

一方、検出値ｄ３のＯＦＤＭシンボル間の変動（Δ３）から復調装置（受信装置）の移動速度についての情報が得られ、状態判別が可能であるという大きな利点がある。

しかしながら、伝送路の雑音状態及び受信入力電力レベルについての情報を得るのは困難である。

上記した特徴から、第１−第３の遅延指標算出器（Ａ１、Ａ２、Ａ３）の検出値ｄ１−ｄ３、算出された遅延指標ｅ１−ｅ３、及びこれらの組合せによって伝送路の状態を推定することが可能である。上記伝送路状態(i)〜(v)についてより具体的に以下に説明する。

(i)マルチパスの主パス信号と遅延パス信号の遅延時間差
第１−第３の遅延指標算出器（Ａ１、Ａ２、Ａ３）の検出値（第１−第３の遅延特性値）ｄ１−ｄ３のいずれを用いても特性変化（状態変化）を検出することが可能である。

(ii)マルチパスの主パス信号と遅延パス信号の電力差
第１及び第３の遅延指標算出器（Ａ１、Ａ３）の検出値ｄ１，ｄ３のそれぞれが指標特性を有する。すなわち、より詳細には、ｄ１，ｄ３を単独で評価するよりもｄ１及びｄ３の両者を評価することで電力差推定の信頼度を上げることが可能である。

(iii)雑音
第１及び第２の遅延指標算出器（Ａ１、Ａ２）の検出値ｄ１，ｄ２のそれぞれが指標特性を有する。なお、検出値ｄ２に関しては、検出値ｄ２のばらつき（変動（Δ２）＝ｅ２）である第２の遅延指標ｅ２を評価することで雑音の大きさ（雑音状態）の指標とすることができる。ここで、検出値ｄ（ｄ１〜ｄ３等）のばらつき（変動）とは、ＯＦＤＭシンボルごとに検出される検出値ｄの分布に関する変動をいう。

また、第１の遅延指標ｅ１（＝検出値ｄ１）及び第２の遅延指標ｅ２（＝検出値ｄ２の変動（Δ２））を組み合わせることで、より精度の高い雑音状態推定を行うことが可能である。

(iv)受信器（復調装置）の移動速度
第３の遅延指標算出器（Ａ３）の検出値ｄ３が指標特性を有する。より詳細には、第３の遅延指標ｅ３（＝検出値ｄ３の変動（Δ３））の大きさから移動速度の大きさ（移動速度状態）を推定することができる。すなわち、第３の遅延指標ｅ３が大きい場合には、復調装置の移動速度が大きいと推定することができる。

なお、移動速度自体は伝送路の「状態」ではないが、移動速度の変化によって伝送路の長さが変化するという意味を有するので、ここでは、復調装置の移動速度も推定すべき伝送路状態の１つと考えることができる。

(v)受信信号の入力電力レベル
第１の遅延指標算出器（Ａ１）の検出値ｄ１が指標特性を有する。すなわち、第１の遅延指標ｅ１（＝検出値ｄ１）によって入力電力レベル状態を推定することができる。より具体的には、第１の遅延指標ｅ１が小さい場合には、受信信号の入力電力レベルが大であると推定することができる。

［伝送路状態の推定方法］
以上、第１〜第３の遅延指標算出器（Ａ１、Ａ２、Ａ３）により算出される遅延指標ｅ１〜ｅ３を組合せて用いることで、(i)〜(v)の状態（以下、状態要素ともいう。）の推定ができることについて説明した。次に、当該遅延指標を用いて伝送路状態を推定する処理について具体的に説明する。

第１〜第３の遅延指標算出器（Ａ１、Ａ２、Ａ３）１４Ａ１、１４Ａ２、１４Ａ３により算出された遅延指標ｅ１〜ｅ３は、それぞれ第１〜第３の指標判定器（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３）１５Ｆ１、１５Ｆ２、１５Ｆ３に供給される。

まず、第１〜第３の指標判定器１５Ｆ１、１５Ｆ２、１５Ｆ３の各々は、複数のシンボル区間についての遅延指標値ｅ１〜ｅ３がそれぞれの所定の基準値（判定基準値）を超える割合である生起率（出現率又は発生率）を算出する。つまり、当該遅延指標値ｅ１〜ｅ３を組合せ判定に使用しやすくするために当該判定基準値による０／１判定を行い、複数のシンボル区間について得られた遅延指標値ｅ１〜ｅ３についての各々の生起率によって当該遅延指標によって推定可能な各状態要素の判定値（以下、遅延判定値ともいう。）を得る。そして、これらの判定値を組合せることによって伝送路状態を推定する。かかる方法を採用することによって判定の安定化ができる。

伝送路状態推定の方法について、以下に一例を挙げてより具体的に説明する。ただし説明において用いられている各数値は例示に過ぎず、適宜改変して適用することができるのはもちろんである。

「伝送路状態推定」の一例として、次の状態を推定する処理について具体的に説明する。

伝送路状態： (i)マルチパス遅延時間差が 100μs 以上 （条件１）、かつ
(ii)マルチパス電力差が 2dB 以下 （条件２）、かつ
(iii)雑音が C/N比 10dB 以上 （条件３）、かつ
(iv)移動速度が 10km/h 以下 （条件４）。
（なお、この例では、(v)受信信号の入力電力レベルは推定対象外とする。）

まず、第１の指標判定器１５Ｆ１は、第１の遅延指標ｅ１（＝検出値ｄ１）に基づいて第１の遅延判定値ｓ１を算出する。より具体的には、
ｓ１＝「ｅ１（＝ｄ１）＞ 150μs」の生起率
とする。すなわち、第１の遅延判定における基準値（第１判定基準値）を150μsとし、複数のシンボル区間に関して得られた第１の遅延指標ｅ１が当該判定基準値を超える割合である生起率を定義し、第１の遅延判定値ｓ１を算出する。具体的には、例えば、１０のＯＦＤＭシンボル区間に関して得られた第１の遅延指標ｅ１（ｅ１(1),ｅ１(2),...,ｅ１(10)）のうち７つのシンボル区間についての遅延指標ｅ１が150μsを超える場合には、当該第１の遅延指標ｅ１についての生起率は７０％であるから、第１の遅延判定値ｓ１は７０％（＝０．７）である。

第２の指標判定器１５Ｆ２は、第２の遅延指標ｅ２＝ｅ２(j)（＝｜ｄ２(j)−ｄ２(j-1)｜）に基づいて第２の遅延判定値ｓ２を算出する。より具体的には、
ｓ２＝「ｅ２ ＞ 50μs」の生起率
とする。すなわち、第２の遅延判定における基準値（第２判定基準値）を50μsとし、上記した第１の遅延判定値の場合と同様に、複数のシンボル区間に関して得られた第２の遅延指標ｅ２が当該第２判定基準値を超える比率である生起率を定義し、第２の遅延判定値ｓ２を算出する。

第３の指標判定器１５Ｆ３は、第３の遅延指標ｅ３＝ｅ３(j)（＝｜ｄ３(j)−ｄ３(j-1)｜）に基づいて第３の遅延判定値ｓ３を算出する。より具体的には、
ｓ３＝「ｅ３ ＞ 100μs」の生起率
とする。すなわち、第３の遅延判定における基準値（第３判定基準値）を100μsとし、複数のシンボル区間に関して得られた第３の遅延指標ｅ３が当該第３判定基準値を超える比率である生起率を定義し、第３の遅延判定値ｓ３を算出する。

図５を参照して説明したように、(i)マルチパス遅延時間差及び(ii)マルチパス電力差状態は第１の遅延判定値ｓ１によって推定することができる。同様に、(iii)雑音状態は、第１及び第２の遅延判定値ｓ１及びｓ２の組合せにより、(iv)移動速度状態は、第３の遅延判定値ｓ３によって推定することができる。

当該第１、第２及び第３の指標判定値ｓ１，ｓ２及びｓ３は伝送路状態推定器１７に供給される。伝送路状態推定器１７は、第１、第２及び第３の指標判定値ｓ１，ｓ２及びｓ３に基づいて伝送路状態の推定値ｇを生成する。

伝送路状態推定器１７は、当該指標判定値に基づいて伝送路状態推定値ｇを生成する。例えば、第１−第３の指標判定値ｓ１−ｓ３に対して重み付け演算を行い、伝送路状態推定値ｇを生成する場合について説明する。

まず、伝送路状態推定器１７は、上記の状態要素(i)−(iv)（それぞれ条件１−４）についての推定値である状態要素推定値ｃ(ｉ)（ｉ=1,2,3,4）を生成する。なお、各状態要素について２値判定を行う場合、すなわち、状態要素推定値ｃ(ｉ)＝０又は１として判定する場合について説明する。

より具体的には、状態要素の(i)マルチパス遅延時間差，(ii)マルチパス電力差（条件１、２）については、
ｃ(１)＝ｃ(２)＝１： ｓ１ ＞ ５０％ の場合
ｃ(１)＝ｃ(２)＝０： ｓ１ ≦ ５０％ の場合
としている。

すなわち、指標判定値ｓ１が閾比率５０％を超える場合には、状態要素(i)のマルチパス遅延時間差が大きく（100μs以上）（ｃ(１)＝１）、状態要素(ii)のマルチパス電力差が小さい（2dB以下）（ｃ(２)＝１）と推定していることを表している。逆に、ｓ１が５０％以下である場合には、これと反対に、(i)マルチパス遅延時間差が小さく（100μs）（ｃ(１)＝０）、(ii)マルチパス電力差が大きい（2dBを超える）（ｃ(２)＝０）と推定していることを表している。なお、当該条件１、２における数値（100μs、2dB）は推定を行う上での目安の数値であって、実際に当該数値との比較がなされている訳ではないのはもちろんである。

また、状態要素の(iii)雑音（条件３）については、ｗ１、ｗ２をそれぞれ指標判定値ｓ１、ｓ２についての重み付け係数として、
ｃ(３)＝１： ｗ１×ｓ１＋ｗ２×ｓ２ ＞ ８０％ の場合
ｃ(３)＝０： ｗ１×ｓ１＋ｗ２×ｓ２ ≦ ８０％ の場合
としている。

すなわち、指標判定値ｓ１、ｓ２についての重み付け演算値が閾比率８０％を超える場合には、伝送路の雑音（C/N比）が大きい（10dB以上）と推定し（ｃ(３)＝１）、８０％以下である場合には、雑音が小さい（10dB未満）と推定している（ｃ(３)＝０）ことを表している。

また、状態要素の(iv)移動速度（条件４）については、ｗ３を指標判定値ｓ３についての重み付け係数として、
ｃ(４)＝１： ｗ３×ｓ３ ＞ ３０％ の場合
ｃ(４)＝０： ｗ３×ｓ３ ≦ ３０％ の場合
としている。

すなわち、指標判定値ｓ３についての重み付け演算値が閾比率３０％を超える場合には、移動速度が大きい（10km/h以上）と推定し（ｃ(４)＝１）、３０％以下である場合には、速度が大きい（10km/h未満）と推定している（ｃ(３)＝０）ことを表している。

ここで、重み付け係数ｗ１−ｗ３は、検出される指標判定値ｓ１−ｓ３の精度や信頼度に応じて適宜設定されている。

従って、伝送路状態推定器１７は、上記した伝送路状態の条件１−４に応じて、伝送路状態推定値ｇを生成する。より具体的には、
ｇ＝（ｃ(１) ＆ ｃ(２)）＆ ｃ(３) ＆ ｃ(４)
として求められる。なお、ここで、”＆”はAND（論理和）演算を表している。

すなわち、伝送路状態推定器１７は、条件１−４の全てが満たされたときに、ｇ＝１を、条件１−４のいずれか１つでも満たされないときには、ｇ＝０の出力結果（２値）を出力する。

具体的には、ｇ＝１の場合は、端的に言えば、マルチパスが大きく移動速度が小さい場合に対応する。

なお、上記においては、伝送路状態推定器１７が２値の状態要素推定値ｃ(ｉ)、及び２値の伝送路推定値を生成する場合について説明したが、多値（３値以上）の状態要素推定値ｃ(ｉ)、伝送路推定値を生成し、出力するように構成されていてもよい。

例えば、状態要素推定値ｃ(ｉ)（(i)マルチパス遅延時間差が大、中、小、又は(iv)移動速度が高速、中速、低速に対応する推定値（例えば、ｃ(ｉ)＝２，１，０）を生成してもよい。また、状態要素推定値ｃ(ｉ)が２値であるか多値（３値以上）であるかにかかわらず、多値（３値以上）の伝送路推定値を生成し、出力するように構成されていてもよい。この場合としては、例えば、伝送路状態が(i)マルチパス遅延時間差が２値であり、(iv)移動速度が２値である場合において、これらの４通りに対応する４値の伝送路推定値を生成し、出力するようにすることができる。なお、これらは例示であり、種々の状態要素推定値ｃ(ｉ)の組合せにより、多値（３値以上）の伝送路推定値を生成するように構成することができるのはもちろんである。
［ＯＦＤＭ復調］
伝送路状態推定器１７からの伝送路状態推定値ｇはＯＦＤＭ復調器２０の動作モードの切替えを行うモード切替器２１に供給される。

ＯＦＤＭ復調器２０は、ＯＦＤＭ信号の伝送路の状態に応じて動作モードが切り替えられるように構成されている。すなわち、例えば、マルチパスが生じているか否か、マルチパスが大きいか否か、高速で移動しているか否か等の異なる伝送路状態に対応するように構成されている。

つまり、例えば、地上デジタル放送のようなＳＰ（スキャッタード・パイロット）信号を有するＯＦＤＭ変調信号を受信する復調器において、ＱＰＳＫ、１６ＱＡＭ等の信号を復調するためには、既知信号であるＳＰ信号から基準位相情報を生成する。受信信号に雑音が含まれる場合には、ＳＰ信号に重乗される雑音の影響により基準位相情報が劣化し、ビット誤り率（ＢＥＲ：Bit Error Rate）が劣化する。この影響を軽減するため、多くのＳＰ信号に対して平均を取るなどの処理を行い、当該複数のＳＰ信号から基準位相情報を生成することによって雑音による劣化を軽減するように構成される。

しかし高速移動時における受信など、伝送路が常に変動する場合は、過去に取得したＳＰ情報に含まれる伝送路情報が現在の伝送路情報と異なるため、多くのＳＰ信号から基準位相情報を生成するとかえってＢＥＲが劣化する場合がある。

ＯＦＤＭ復調器２０は、例えば、上記したようなＳＰ信号の処理方法を工夫することで、伝送路に変化に適合した復調動作モードを有し、当該動作モードを切り替えることが可能であるように構成されている。

ＯＦＤＭ復調器２０は、伝送路状態推定器１７からの伝送路状態推定値ｇに基づいて、動作モードを切り替える。具体的には、上記した実施例において、ｇ＝１の場合は、端的に言えば、マルチパスが大きく移動速度が小さい場合に対応する。従って、ＯＦＤＭ復調器２０は、ｇ＝１の場合にマルチパスに強いモードで動作し、ｇ＝０の場合には通常モードで動作するように構成されている。

なお、上記した実施例１においては、第１−第３の遅延指標値を用いて伝送路状態の推定を行う場合について説明した。しかしながら、第１−第３の遅延指標値のうち少なくとも２つの遅延指標値（及びこれらから算出される指標判定値）を組み合わせて用いることによって上記した状態要素、及び伝送路状態の推定を行うことができる。

特に、当該少なくとも２つの遅延指標値（指標判定値）を組み合わせて用いることによって、マルチパス状態（(i)マルチパス遅延時間差、(ii)マルチパス電力差）のみならず、(iii)雑音状態、(iv)移動速度状態、(v)受信入力レベル状態の各状態要素の推定、及び伝送路状態の推定を行うことができる。

図６は、本発明の実施例２であるＯＦＤＭ復調装置１０の一例を模式的に示している。本実施例においては更に第４の遅延指標算出器（Ａ４）１４Ａ４、及び第４の指標判定器（Ｆ４）１５Ｆ４が設けられている。

第４の遅延指標算出器（Ａ４）１４Ａ４は、図７に示すように、各シンボル区間（区間（ｊ）、ｊ＝１，２，．．．）において、相関信号（ＳＣ）のマルチパスによる台形形状波形の勾配値（スロープ値）を検出する。

より具体的には、当該台形形状の相関波形において、相関信号は主パス信号の到来に対応して増加し（ピーク：Ｍ）、遅延パス信号に対応するピークを経て減少する。第４の遅延指標算出器（Ａ４）１４Ａ４は、当該相関信号の主パス信号及び遅延パス信号に対応する信号波形の増加勾配及び減少勾配を検出する。より詳細には、相関値ｙの第１及び第２の基準値（Ｈ４Ｌ、Ｈ４Ｈ）と相関信号波形との交点を求め、「相関値ｙの差／時間差」から増加勾配値（Ｊ４ｕ／Ｉ４ｕ）、減少勾配値（Ｊ４ｄ／Ｉ４ｄ）を求める。

また、次のシンボル区間（区間（ｎ＋１））においても、同様にシンボル区間（ｎ）と同一の基準値（Ｈ４Ｌ、Ｈ４Ｈ）を用い、増加勾配値（Ｊ４ｕ／Ｉ４ｕ＝ｄ４ｕ）、減少勾配値（Ｊ４ｄ／Ｉ４ｄ＝ｄ４ｄ）を求める。

このように、第４の遅延指標算出器（Ａ４）１４Ａ４は、シンボル区間（ｎ）における当該増加勾配値（Ｊ４ｕ／Ｉ４ｕ）、減少勾配値（Ｊ４ｄ／Ｉ４ｄ）を第４の遅延指標ｅ４(n)（＝ｅ４ｕ及びｅ４ｄ＝ｄ４ｕ及びｄ４ｄ）として出力する。

上記した第１−第３の遅延指標に加えて、第４の遅延指標ｅ４ｕ、ｅ４ｄを組み合わせて用いることによって伝送路の状態を推定することの利点について、図８を参照して具体的に以下に説明する。

(i)マルチパスの主パス信号と遅延パス信号の遅延時間差
第４の遅延指標ｅ４ｕ、ｅ４ｄを用いて特性変化（状態変化）を検出することが可能である。

(ii)マルチパスの主パス信号と遅延パス信号の電力差
第１−第３の遅延指標に加えて、第４の遅延指標ｅ４ｕ、ｅ４ｄを用いることによって電力差推定の信頼度を上げることが可能である。

(iii)雑音
第４の遅延指標ｅ４ｕ、ｅ４ｄによって雑音状態の推定は困難である。

(iv)受信器（復調装置）の移動速度
第４の遅延指標ｅ４ｕ、ｅ４ｄによって移動速度状態の推定は困難である。

(v)受信信号の入力電力レベル
第１の遅延指標に加えて、第４の遅延指標ｅ４ｕ、ｅ４ｄを組み合わせて用いることによって入力電力レベル推定の信頼度を上げることが可能である。

第４の遅延指標ｅ４ｕ、ｅ４ｄは、第４の指標判定器１５Ｆ４に供給される。第４の指標判定器（Ｆ４）１５Ｆ４は、第４の遅延指標ｅ４ｕ、ｅ４ｄ（＝検出特性値ｄ４ｕ、ｄ４ｄ）に基づいて第４の遅延判定値ｓ４ｕ、ｓ４ｄを算出する。より具体的には、th3u及びth3dを閾値（第４の判定基準値）として、
ｓ４ｕ＝「ｅ４ｕ ＞ th3u」の生起率
ｓ４ｄ＝「ｅ４ｄ ＞ th3d」の生起率
とする。すなわち、当該基準値を用い、第４の遅延指標ｅ４ｕ、ｅ４ｄが当該基準値を超える生起率を定義し、第４の遅延判定値ｓ４ｕ、ｓ４ｄを算出する。

従って、第４の遅延判定値ｓ４ｕ、ｓ４ｄを上記した第１−第３の遅延判定値と組み合わせて用いることによって、図８を参照して説明したように、状態要素(i)，(ii)，(v)についての状態要素推定（推定値ｃ(ｉ)（ｉ=1,2,5））の精度、信頼度を上げることが可能である。なお、これらの第４の遅延判定値ｓ４ｕ、ｓ４ｄにそれぞれ対応する重み付け係数ｗ１ｕ、ｗ１ｄを用いる点は、上記した実施例と同様である。

つまり、伝送路状態推定器１７は、第４の遅延判定値ｓ４ｕ、ｓ４ｄを組み合わせた状態要素推定値ｃ(ｉ)に基づいて、伝送路状態推定値ｇを生成する。

従って、ＯＦＤＭ復調器２０は、伝送路状態推定値ｇに応じて動作モードを切り替えることにより、伝送路状態の変動に応じた正確な復調動作を実行することができる。

なお、上記した実施例においては、第１−第３の遅延指標値、第１−第４の遅延指標値を用いて伝送路状態の推定を行う場合について説明した。しかしながら、第１−第４の遅延指標値のうち少なくとも２つの（複数の）遅延指標値を組み合わせて用いることによって、上記した各伝送路状態要素及び伝送路状態について推定を行うことができる。

以上、詳細に説明したように、伝送路の状態を高い信頼度で推定することが可能で、伝送路状態の変動に応じて正確な復調動作を実行可能なＯＦＤＭ復調装置を提供することができる。

本発明の実施例１であるＯＦＤＭ復調装置の一例を模式的に示す図である。 第１の遅延指標算出器（Ａ１）が検出する相関波形（ＳＣ）の時間幅ｄ１(n)について説明する図である。 第２の遅延指標算出器（Ａ２）が検出する相関波形（ＳＣ）における時間幅ｄ２について説明する図である。 第３の遅延指標算出器（Ａ３）が検出する相関波形（ＳＣ）における時間差ｄ３について説明する図である。 伝送路の状態要素（マルチパス、雑音、移動速度、受信入力レベル）と、第１−第３の遅延指標算出器（Ａ１、Ａ２、Ａ３）による検出特性値ｄ１−ｄ３との関係について示す図である。 本発明の実施例２であるＯＦＤＭ復調装置の一例を模式的に示す図である。 実施例２における第４の遅延指標算出器（Ａ３）が検出する相関波形（ＳＣ）の勾配ｄ４ｕ，ｄ４ｄについて説明する図である。 伝送路の状態要素と、第４の遅延指標算出器（Ａ４）の検出値との関係について示す図である。 遅延特性検出部及び遅延指標算出／統計部を有する遅延指標算出器の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１２ 相関器
１４Ａ１−１４Ａ４ 第１−第４の遅延指標算出器
１５Ｆ１−１５Ｆ４ 第１−第４の指標判定器
１７ 伝送路状態推定器
２０ ＯＦＤＭ復調器
２１ 復調モード切替器

Claims (7)

1. 伝送路を介して受信したＯＦＤＭ（直交周波数分割多重）信号を復調する復調装置であって、
   前記ＯＦＤＭ信号に基づいて相関信号を検出する相関器と、
   前記ＯＦＤＭ信号のシンボル区間における前記相関信号の最大ピーク値に対する差分が一定値である相関値を基準とした遅延時間幅を表す第１の遅延指標値、前記ＯＦＤＭ信号のシンボル区間における前記相関信号の値が所定相関値以上である時間を基準とした遅延時間幅の変動値を表す第２の遅延指標値、及び前記ＯＦＤＭ信号のシンボル区間における主パスピーク及び遅延パスピーク間の時間差の変動値を表す第３の遅延指標値のうち少なくとも２つの遅延指標値を算出する遅延指標算出器と、
   前記ＯＦＤＭ信号の複数のシンボル区間において前記少なくとも２つの遅延指標値がそれぞれの基準値を超える生起率を算出する遅延指標判定器と、
   前記少なくとも２つの遅延指標値についての生起率に基づいて前記伝送路の状態推定値を生成する伝送路状態推定器と、を有することを特徴とする復調装置。
2. 前記遅延指標判定器は、前記第１ないし第３の遅延指標値がそれぞれの基準値を超える生起率を算出し、前記伝送路状態推定器は前記生起率に重み付け演算を行って前記伝送路状態推定値を生成することを特徴とする請求項１に記載の復調装置。
3. 前記伝送路状態推定器は、前記第１及び第２の遅延指標値が前記それぞれの基準値を超える生起率に重み付け演算を行って前記伝送路の雑音状態を推定し、前記第３の遅延指標値が所定閾値を超える生起率に基づいて前記復調装置の移動速度に関する状態を推定することを特徴とする請求項１又は２に記載の復調装置。
4. 前記複数の遅延指標値は、前記ＯＦＤＭ信号のシンボル区間における主パスピーク及び遅延パスピークによる相関波形の勾配の大きさを表す第４の遅延指標値を含み、前記伝送路状態推定器は前記第１ないし第４の遅延指標値がそれぞれの基準値を超える生起率を算出して前記状態推定値を生成することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１に記載の復調装置。
5. 前記遅延指標算出器は、前記第１ないし第４の遅延指標値を統計演算によって算出する統計演算部を有することを特徴とする請求項４に記載の復調装置。
6. 前記伝送路状態推定器は、前記伝送路の雑音状態、前記移動速度及び前記ＯＦＤＭ信号の受信信号レベルに関する状態を推定することを特徴とする請求項４に記載の復調装置。
7. 前記状態推定値に基づいて復調動作モードを切り替えるＯＦＤＭ復調器を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１に記載の復調装置。

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